(57)【要約】      （修正有）【課題】ベースライン計測の時間を短縮する。【解決手段】基準マークを光で撮像する撮像光学系を含み、荷電粒子光学系の軸に直交する第１方向における基準マークの位置を計測する第１計測部４と、荷電粒子線が基準マークに入射することにより基準マークから射出した荷電粒子線の量に基づき第１方向における基準マークの位置を計測する第２計測部２４と、第１計測部及び第２計測部の出力に基づいて撮像光学系の光軸と電子光学系の軸とのベースラインを求める処理部１１と、を備える。基準マークは、電子光学系の軸および第１方向とは直交する第２方向に対して傾斜する第１エッジを有する第１領域と、第２方向に平行な第２エッジを有する第２領域と、を含む。処理部は、第１計測部による第１領域に関する計測結果と第２計測部による第２領域に関する計測結果とに基づいてベースラインを求める。【選択図】図２
2013183017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
前記基板に対して荷電粒子線を射出する荷電粒子光学系と、
基準マークを含み、前記基板を保持して移動可能なステージと、
前記基準マークを光で撮像する撮像光学系を含み、前記荷電粒子光学系の軸に直交する第１方向における前記基準マークの位置を計測する第１計測部と、
前記荷電粒子線が前記基準マークに入射することにより前記基準マークから射出した荷電粒子線の量に基づき前記第１方向における前記基準マークの位置を計測する第２計測部と、
前記第１計測部および前記第２計測部の出力に基づいて前記撮像光学系の光軸と前記電子光学系の軸との位置関係を求める処理部と、
を備え、
前記基準マークは、前記電子光学系の軸および前記第１方向とは直交する第２方向に対して傾斜する第１エッジを有する第１領域と、前記第２方向に平行な第２エッジを有する第２領域と、を含み、
前記処理部は、前記第１計測部による前記第１領域に関する計測結果と前記第２計測部による前記第２領域に関する計測結果とに基づいて前記位置関係を求める、
ことを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記第１計測部は、前記基準マークのエッジを直線で近似することにより前記基準マークの位置を計測する、
ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記第１計測部は、前記第１領域および前記第２領域に関して前記基準マークの位置を計測する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の描画装置。
【請求項４】
前記第２計測部は、前記第２方向において位置が異なる複数の荷電粒子線で前記第２エッジの位置を求めることにより、前記基準マークの位置を計測する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項５】
前記第１領域は、前記第２方向とは平行な直線に関して対称な形状である、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項６】
前記第２領域は、前記第２方向とは平行な直線に関して対称な形状である、ことを特徴とする請求項５に記載の描画装置。
【請求項７】
前記第１領域に関する前記直線と前記第２領域に関する前記直線とは、共通の直線である、ことを特徴とする請求項６に記載の描画装置。
【請求項８】
前記基準マークは、複数の前記第１領域を含む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画を行われた前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする物品製造方法。
【請求項１０】
荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置のための基準マークを含む基準素子であって、
前記基準マークは、前記基準マークが形成された面に平行な方向に対して傾斜した第１エッジを有する第１領域と、前記方向に平行な第２エッジを有する第２領域とを含む、ことを特徴とする基準素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、描画装置、基準素子、及び物品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化、微細化により、基板上に形成されるパターンの線幅は非常に小さいものとなってきている。これに伴って、基板上にレジストパターンを形成するリソグラフィ工程では更なる微細化が要求されている。このようなパターンの微細化の要求を満たす方法の一つとして、電子線描画方式が知られている。
【０００３】
電子線描画装置は、電子線を基板上の所望の位置に収束させて、基板を載置したステージと電子線とを相対移動させることにより、基板上に所望のパターンを描画する。このため、微細なパターンを作製する上では、電子線と基板上の目標箇所とをいかに精度良く位置合わせできるかが重要なポイントとなる。
【０００４】
特許文献１は、電子線と基板との位置合わせを行うにあたり、光を利用して位置を計測する光計測器と、飛来する電子の量を検出する電子検出器とをそれぞれ用いる描画装置を提案している。特許文献１の電子線描画装置は、光計測器を用いて基板上のアライメントマークの位置を計測した結果と、光計測器と電子検出器とを用いてステージ上の基準マークの位置を計測した結果とに基づいて、電子線と基板との位置合わせを行う。
【０００５】
光計測器を用いて位置合わせを行うためには、光計測器の光学系の光軸と電子光学系の（光）軸との位置関係（ベースライン）を、基準マークを用いて定期的に求める必要がある。このため、ベースラインを精度良く計測することが必要不可欠となる。
【０００６】
ベースラインの計測精度を低下させる要因の一つとして、光計測器の量子化誤差の影響が挙げられる。一般に、光計測器は、マークに光を照射し、回折または散乱された光を用いて、光電変換素子の撮像面上にマークを結像させることにより、マークの位置を検出する。しかし、光電変換素子による検出信号を用いてマークの位置を検出する場合、検出信号をＡ／Ｄ変換する際の量子化誤差の影響で計測精度が低下するという問題がある。
【０００７】
この問題に対して、光計測器における量子化誤差を低減するための技術が提案されている。特許文献２には、光計測器を構成する光学部材を微小に変位させて、複数の位置でマーク位置を検出する光計測器について記載されている。特許文献２の光計測器では、光電変換素子の画素の１／２相当量だけ異なる２つの位置でマークを計測し、各計測値を足し合わせることにより、量子化誤差が正弦波状に生じる場合においては、量子化誤差を打ち消すことが出来る。
【０００８】
特許文献３には、直線上に配列された光電変換素子群の長手方向に対してマークの短手方向（計測方向）が傾いている状態でマークの位置を検出することが記載されている。特許文献３の位置検出においては、光電変換素子の画素分解能を実質的に向上させることにより、量子化誤差を低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４４５４７０６号公報
【特許文献２】特開２００１−５３０００号公報
【特許文献３】特開平６−３４７２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載の光計測器においては、光学部材を微小に変位させて、複数の位置でマーク位置を検出する。このため、光学部材を変位させる時間や複数の位置でマークを検出する時間が必要となり、ベースライン計測に要する時間が増大する。
【００１１】
特許文献３においては、光電変換素子群の長手方向に対してマークの短手方向が傾いているマークが記載されているが、電子検出器によるマークの位置の計測については記載されていない。
【００１２】
そこで本発明は、ベースライン計測に有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の１つの側面は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、前記基板に対して荷電粒子線を射出する荷電粒子光学系と、基準マークを含み、前記基板を保持して移動可能なステージと、前記基準マークを光で撮像する撮像光学系を含み、前記荷電粒子光学系の軸に直交する第１方向における前記基準マークの位置を計測する第１計測部と、前記荷電粒子線が前記基準マークに入射することにより前記基準マークから射出した荷電粒子線の量に基づき前記第１方向における前記基準マークの位置を計測する第２計測部と、前記第１計測部および前記第２計測部の出力に基づいて前記撮像光学系の光軸と前記電子光学系の軸との位置関係を求める処理部と、を備え、前記基準マークは、前記電子光学系の軸および前記第１方向とは直交する第２方向に対して傾斜する第１エッジを有する第１領域と、前記第２方向に平行な第２エッジを有する第２領域と、を含み、前記処理部は、前記第１計測部による前記第１領域に関する計測結果と前記第２計測部による前記第２領域に関する計測結果とに基づいて前記位置関係を求める、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、例えば、ベースライン計測に有利な描画装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】基準マークを示す図である。
【図２】電子線描画装置を示す図である。
【図３】量子化誤差について説明するための図である。
【図４】光計測器を用いたマーク位置の計測を示す図である。
【図５】電子検出器を用いたマーク位置の計測を示す図である。
【図６】第１実施形態におけるベースラインの計測手順を示す図である。
【図７】第２実施形態におけるベースラインの計測手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
［第１実施形態］
図２は、荷電粒子線として電子線を用いて基板に描画を行う描画装置１００の構成を示す図である。描画装置１００は、大別して、電子銃２１、電子光学系（荷電粒子光学系）１、電子検出器（第２計測部）２４、基板６を保持して移動可能なステージ２、測長用干渉計３、光計測器（第１計測部）４、真空チャンバー３０から構成されている。光計測器４は、撮像光学系を含んでいる。チャンバー３０は、その内部が不図示の真空ポンプによって真空状態となるように排気されている。チャンバー３０内に、電子銃２１、電子光学系１、電子検出器２４、ステージ２、測長用干渉計３、光計測器４が配置されている。
【００１８】
電子光学系１は、電子銃２１から射出された電子線を収束させる電子レンズ系２２、電子線を偏向させる偏向器２３を含み、電子線を基板６の上に結像する。電子銃２１、電子光学系１、電子検出器２４は、電子光学系制御部７によって制御される。電子光学系制御部７は、電子線を用いて基板６にパターンを描画する際に、偏向器２３により電子線をＸ方向に走査するとともに、描画するパターンに応じて電子線の照射を制御する。電子線を用いて基板６の位置を計測する際には、偏向器２３により基板６に対して電子線を走査させるとともに、電子検出器２４によって基板６から放出される二次電子を検出して基板６の位置を求める。
【００１９】
ステージ２は、Ｙステージ３１の上にＸステージ３２が配置された構成で、Ｘステージ３２上に感光材が塗布された基板６が保持されている。Ｘステージ３２上には、基板６とは異なる位置に基準マーク５が形成された基準板（基準素子）及びＸステージ３２上のＸ方向の一端にＸ軸用移動鏡１３が設けられている。Ｙステージ３１は、電子レンズ系２２の軸に垂直な平面内の図２の紙面に垂直なＹ方向に基板６の位置決めを行う。Ｘステージ３２は、電子レンズ系２２の軸に垂直な平面内でＹ軸に垂直なＸ方向に基板６の位置決めを行う。
【００２０】
Ｘステージ３２上には、電子レンズ系２２の軸に平行なＺ方向に基板の位置決めを行うＺステージ（不図示）も載置されている。そして、Ｙステージ３１、Ｘステージ３２は、ステージ制御部１０によって制御される。描画装置は、電子線をＸ方向に走査させるとともにステージ２をＹ方向に走査させることにより、基板６上にパターンを描画する。このため、以下では、図２における基板６の表面に平行なＹ方向（第２方向）をスキャン方向、Ｘ方向（第１方向）を非スキャン方向と呼ぶ。Ｘ方向は、光計測器４が基準マーク５の位置を計測する計測方向でもある。
【００２１】
測長用干渉計３においては、内部に設けられたレーザ光源から射出されたレーザ光を測定光と参照光に分割する。測定光をステージ２上に設置されたＸ軸用移動鏡１３に、参照光を測長用干渉計３の内部に設けられた参照鏡にそれぞれ入射させて、反射した測定光と参照光を重ね合わせて干渉させ、検出器を用いて干渉光の強度を検出する。射出段階で測定光と参照光とは互いに周波数が微小量Δｆだけ異なる為、光計測器４からは、Ｘ軸用移動鏡１３のＸ方向の移動速度に応じて周波数がΔｆから変化しているビート信号が出力される。
【００２２】
このビート信号をステージ位置検出部９が処理することにより、参照光の光路長を基準とした測定光の光路長の変化量、すなわち参照鏡を基準にした場合のＸ軸用移動鏡１３のＸ座標が高い分解能でかつ高精度に計測される。同様に、ステージ２のＹ方向の位置を検出する測長用干渉計（不図示）によって、ステージ２に設置された移動鏡のＹ方向の座標が、参照鏡を基準にして、高分解能かつ高精度に計測される。
【００２３】
光計測器４は、例えばレジストを感光しない波長帯域の光で基板６上のアライメントマークやステージ２に形成された基準マーク５を照明し、反射光を撮像面に結像させることで、マークの位置を計測する。光計測器制御部８により、光計測器４の光軸に対するマーク位置を求める。主制御部１１は、電子光学系制御部７、光計測器制御部８、ステージ位置検出部９、ステージ制御部１０からのデータを処理し、各制御部への指令等を行う。メモリ１２は、主制御部１１にとって必要な情報を記憶する。
【００２４】
描画装置１００は、基本的にステップアンドリピート動作により、基板６上の複数のショット位置に所望のパターンを描画するが、基板６のスキャンと電子線の偏向によりパターンの描画を行っても良い。電子線を偏向してステージ２に搭載された基板６にパターンを描画する際には、ステージ２の移動に応じて、電子線を偏向する偏向器２３の制御やステージ２の位置制御によって基板６に対する電子線の基準位置を補正する。
【００２５】
本実施形態において、基準マーク５は、図１に示されるように、第１パターン（第１領域）５０Ａと第２パターン（第２領域）５０Ｂとの双方を含む。第１パターン５０Ａは、Ｙ方向（第２方向）に対して傾斜するエッジ（第１エッジ）を有する。第２パターン５０Ｂは、Ｙ方向（第２方向）に平行なエッジ（第２エッジ）を有する。第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂとは、ともにＹ方向に平行な直線に対して線対称である。また、第１パターン５０Ａの線対称の軸と第２パターン５０Ｂの線対称の軸とは、共通の軸４７である。主制御部１１は、光計測器４による第１パターンの計測結果と電子検出器２４による第２パターンの計測結果とに基づいて光計測器４の光軸と電子光学系１の軸との位置関係（ベースライン）を求める。このため、第１実施形態の描画装置は、高速かつ高精度にベースライン計測を実施することができ、電子線と基板６との位置を高速かつ高精度に位置合わせすることができる。この理由については、以下で詳しく説明する。
【００２６】
図１の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１パターン５０Ａの形状は、ステージ２の非スキャン方向（Ｘ方向）に平行な軸に対して線対称な構成とすることができる。（Ｂ）の基準マーク５においては、Ｙ方向において第２パターン５０Ｂを挟むように第１パターン５０Ａが形成された構成となっている。図１の（Ａ）、（Ｂ）の基準マーク５では、ＸＹ平面においてステージ２の回転ずれが生じる場合でも、第１パターン５０Ａのエッジの位置についてＸ方向に平行な軸に対する対称性を確認することにより、ステージ２の回転ずれを算出して補正できる。このため、（Ｃ）に示す基準マーク５を用いる場合に比べて、高精度に基準マーク５の位置を計測することが出来る。以下では説明が複雑になることを防ぐため、本発明の特徴を端的に表した（Ｃ）に示される基準マーク５を用いる第１実施形態について説明する。
【００２７】
図３を用いて、光計測器４における量子化誤差の影響について具体的に説明する。図３の（Ａ）は、光電変換素子４０の撮像面に結像されたマークパターンの像５５を示す図である。通常、光電変換素子４０は、ある有限の大きさの矩形状の画素５１が画素サイズのピッチで並んだ構造を有する。光計測器４に用いられる光電変換素子４０の画素サイズは、光学系の結像倍率によって異なるものの、数百ｎｍ〜数十ｕｍである。図３の（Ａ）においては、基板６のスキャン方向でもある光電変換素子４０の積算方向（Ｙ方向）と、マークパターンの長手方向とは等しい。光電変換素子４０の計測方向（Ｘ方向）とマークパターンの短手方向とは等しい。
【００２８】
そのため、マークパターンの像５５のエッジＭ１，Ｍ１’の方向は光電変換素子４０の積算方向と平行となる。したがって、計測方向（Ｘ方向）の入射位置が同じ画素（積算方向に沿って一列に配列された画素）により、マークパターンのエッジの位置が検出される。主制御部１１は、マーク位置の計測に際して、光電変換素子４０を用いてマークパターンの像５５の両端エッジＭ１，Ｍ１’の位置をそれぞれ検出する。それにより、主制御部１１は、マークパターンの中心位置を算出し、複数のマークパターンから構成されるマーク位置を求める。
【００２９】
量子化誤差は、ある有限の大きさの画素５１でマークパターンのエッジＭ１，Ｍ１’の位置を検出してＡ／Ｄ変換する際に、検出信号を近似することにより発生する誤差である。このため、例えばステージ２を駆動させて、光電変換素子４０において画素サイズよりも微小な量だけマークパターンの像を移動させた場合には、量子化誤差の影響により、図３の（Ｂ）にマークの計測値とステージ２の移動量との間にずれが生じる。図３の（Ｂ）に、量子化誤差が無い理想的な場合と量子化誤差が発生する場合とにおけるマークの計測値とステージ２の移動量との関係を、点線で示した直線５６と実線で示した曲線５７とでそれぞれ示す。量子化誤差が発生する場合、その発生量は画素サイズの数分の一に相当する場合もある。従って、ｎｍオーダーの計測精度が要求される基板６の位置合わせにおいて、量子化誤差は位置合わせ精度を低下させる大きな原因となる可能性がある。
【００３０】
次に、図１の（Ｃ）を用いて、第１実施形態の基準マーク５の構成について説明する。図１の（Ｃ）は、描画装置においてベースラインの計測を行う際、光電変換素子４０の撮像面上に結像された基準マーク５のパターンの像を示す。基準マーク５は、エッジが光電変換素子４０の積算方向（Ｙ方向）に傾斜する第１パターン５０Ａと、エッジがステージ２のスキャン方向（Ｙ方向）に平行な第２パターン５０Ｂとを備える。第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂにおける線対称の軸（中心線）は同一直線であり、ステージ２のスキャン方向（Ｙ方向）と平行である。図２（Ｂ）においては、光電変換素子４０の撮像面に結像された第１パターン５０Ａ及び第２パターン５０Ｂの像をそれぞれ５５Ａ、５５Ｂとし、パターンの中心線を４７とする。また、４６Ａと４６Ｂは、光計測器４における第１パターン５０Ａ及び第２パターン５０Ｂの計測領域をそれぞれ表す。
【００３１】
図１の（Ｃ）に示す基準マーク５は、Ｘ方向に関する位置情報を計測するためのＸ計測用マークであり、Ｙ方向について位置計測を行う場合には、パターンの中心線がステージ２のスキャン方向（Ｙ方向）と直交するＹ計測用マークを用いて位置計測を行う。本発明においては、Ｘ計測用マークとＹ計測用マークの両方について同様に適用可能であるため、ここではＸ計測用マークの構成についてのみ説明を行う。
【００３２】
第１パターン５０Ａの像５５Ａにおける量子化誤差の低減方法について、図４を用いて説明する。上述のように、光電変換素子４０の積算方向に対してパターンのエッジが平行となる場合には、量子化誤差の影響で計測精度が低下する。これに対して、図１の（Ｃ）に示す基準マーク５においては、光電変換素子４０の積算方向に対して第１パターンの像５５Ａのエッジは角度θだけ傾いている。このため、計測方向の入射位置が異なる画素５１により、第１パターンの像５５Ａのエッジの位置を積算方向の位置ごとにそれぞれ検出することができる。図４の（Ａ）には、光電変換素子４０の積算方向における各計測位置の検出信号の微分波形５８Ａ〜５８Ｃを示す。各微分波形５８Ａ〜５８Ｃにおける２つのピークの間隔が積分方向の計測位置に応じて異なるのは、第１パターン５０Ａの像５５Ａのエッジが積算方向に対して角度θだけ傾いていることによる。なお、図４の（Ａ）においては、各微分波形における２つのピークの内の一方のピーク位置をＰ１〜Ｐ３としている。
【００３３】
図４の（Ｂ）に、光電変換素子４０の検出面上における各ピーク位置Ｐ１〜Ｐ３（白丸印）の座標、すなわち積算方向の位置（Ｙ１〜Ｙ３）に応じた第１パターン５０Ａの像５５Ａのエッジの位置の座標（Ｘ１〜Ｘ３）を表す。各ピーク位置Ｐ１〜Ｐ３の座標（Ｘｉ，Ｙｉ）に基づいて、最小二乗法により求めた傾きΦの近似直線を６０、近似直線６０上の各ピーク位置Ｐ１〜Ｐ３のＹ座標（Ｙｉ）における点をＱ１〜Ｑ３（黒丸印）とする。本実施形態における基準マーク５の構成の場合、計測方向の異なる位置に配置される画素５１により、パターンのエッジの位置を検出することができる。このため、計測結果を近似直線６０により補正することで、光電変換素子４０の積算方向とパターンのエッジが平行なマークを計測する場合に比べて、量子化誤差を低減して、精度良くマーク位置を計測することができる。
【００３４】
マークパターンの中心位置の算出に際しては、近似直線６０により補正された第１パターン５０Ａの像５５Ａの両端のエッジの位置に基づいて、積算方向の位置ごとにマークパターンの中心位置を求める。例えば、パターンマッチ法、モーメント法等の手法を用いることができる。その後、積算方向の位置ごとのマークパターンの中心位置について、平均値を算出することにより、第１パターン５０Ａの像５５Ａの中心位置を求める。このため、第１パターン５０Ａの中心線は、光電変換素子４０の積算方向と平行であることが望ましい。仮に、第１パターン５０Ａの中心線と光電変換素子４０の積算方向とが平行でない場合には、積算方向におけるマークパターンの中心位置が光電変換素子４０の計測方向に変化する。このため、平均処理によりマークパターンの中心位置を精度良く求めることが難しい。したがって、高精度な計測を行うためには、第１パターン５０Ａの中心線は、光電変換素子４０の積算方向と平行であるように設ける。
【００３５】
図１の（Ｃ）に示すように、光電変換素子４０の積算方向に対して第１パターン５０Ａのエッジは角度θだけ傾いている。このため、第１パターン５０Ａの中心線が光電変換素子４０の積算方向と平行となる場合には、第１パターン５０Ａにおいては線幅が光電変換素子４０の積算方向に沿って均一ではなくなる。
【００３６】
図１の（Ｃ）における第２パターン５０Ｂの役割について説明する。ベースラインを求める際には、光計測器４を用いたマーク位置の計測に加えて、ステージ２上の基準マーク５に対して電子線を走査させ、電子検出器２４により二次電子を検出することにより、基準マーク５の位置を計測しなければならない。電子線を用いたマーク位置の計測においては、電子線の波長が光計測器４で用いられる計測光（例えば可視光）に比べて極めて短く、水平分解能が高いため、量子化誤差による影響は小さいと。このため、エッジとステージ２のスキャン方向が平行なマークパターンを用いることにより、精度良くマーク位置の計測を行うことができる。これについて、図５を用いて以下で詳細に説明する。
【００３７】
図５の（Ａ）には、エッジがステージ２のスキャン方向と平行ではないマークパターン６５に対して、電子線６７Ａ，６７ＢをＸ方向に走査させた場合の概略図を示す。この場合、マークパターン６５のエッジの位置は、Ｙ方向の計測位置に応じて変化する。このため、Ｙ方向の計測結果を積算して信号強度を向上させると、検出信号のコントラストが低下する。これにより、検出信号の微分波形６９Ａから算出される２つのピーク間の中心位置６８Ａと、マークパターン６５の中心線４７ＡのＸ方向の位置との間には、ずれが生じることがある。したがって、エッジがステージ２のスキャン方向と平行ではないマークパターン６５に対して、電子線を走査させてマークの位置を計測する場合には、計測誤差が生じて精度良くマークの位置計測を行うことができない。
【００３８】
図５の（Ｂ）には、エッジ及び中心線４７Ｂがステージ２のスキャン方向に対して平行なマークパターン６６に対して、電子線６７をＸ方向に走査させた場合の概略図を示す。この場合、マークパターン６５のエッジの位置は、Ｙ方向の計測位置には依存しない。このため、微分波形６９Ａのピーク位置はＹ方向の計測位置に依らず一定となる。そのため、Ｙ方向の計測結果を積算して信号強度を向上させることにより、検出信号のコントラストを向上させることが可能となる。これにより、検出信号の微分波形６９Ｂから算出される２つのピーク間の中心位置６８Ｂと、マークパターン６６の中心線４７ＢのＸ方向の位置とは一致する。したがって、図１の（Ｃ）における第２パターン５０Ｂのように、エッジがＹ方向と平行なマークパターンを用いて電子線計測を行うことにより、高精度にマーク位置の計測を行うことが可能となる。
【００３９】
第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂにおける中心線の方向について説明する。描画装置１００は、光計測器４と電子検出器２４を用いて、基準マーク５を構成する第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂを計測することにより、ベースラインを算出する。このため、第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂの中心線が同一直線でない場合には、ベースラインの計測に際して、計測方向における第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂの中心線の間隔を計測する必要があるため、計測時間が長くなる。したがって、第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂにおける中心線は同一直線であることが好ましい。さらに、描画装置１００は、基準マーク５の第２パターン５０Ｂに対して電子線を走査させることにより、電子検出器２４の光軸の位置を求める。このため、第２パターン５０Ｂのエッジ及び中心線は、ステージ２のスキャン方向と平行でなければならない。
【００４０】
図６を用いて、第１実施形態におけるベースラインの計測シーケンスについて説明する。描画装置１００は、基準マーク５の計測動作の開始により、図６に従って、以下のステップを実行する。Ｓ１１で、主制御部１１は、基準マーク５においてエッジが光電変換素子４０の積算方向と平行ではない第１パターン５０Ａについて、光計測器４を用いてマーク位置の計測を行い、基準マーク５の位置を算出する。
【００４１】
Ｓ１２で、主制御部１１は、基準マーク５において両側のエッジがステージ２のスキャン方向と平行な第２パターン５０Ｂについて、電子検出器２４を用いてマーク位置の計測を行い、基準マーク５の位置を算出する。Ｓ１３で、主制御部（処理部）１１は、電子光学系制御部７と光計測器制御部８の計測結果の差から、光計測器４の光軸と電子検出器２４の光軸との位置関係（ベースライン）を算出し、ベースラインの計測を終了する。
【００４２】
これにより、図１の（Ｃ）を用いて前述したように、第１パターン５０Ａのエッジが光電変換素子４０の積算方向と平行でないため、光計測器４における量子化誤差の影響を低減することが出来る。また、第２パターン５０Ｂのエッジがステージ２のスキャン方向と平行であるため、電子検出器２４の検出信号を積算することにより、コントラストを向上させることが可能となる。このため、第１本実施形態の描画装置１００は、光計測器４と電子検出器２４の計測結果に基づいて、高精度にベースラインを計測することが出来る。
【００４３】
さらに、本実施形態においては、描画装置１００が、従来方式に比べて電子検出器２４によるマーク位置の計測時間を短縮できる。一般に、電子線のスポット径は数ｎｍ〜数百ｎｍであり、光計測器４における計測光のスポット径（数十ｕｍ）やマークサイズ（数十ｕｍ）に比べて非常に小さい。このため、従来方式では、電子線を用いてマーク位置を計測する際には、Ｙ方向に対して電子線の照射位置をステップさせた後にＸ方向に偏向させる動作を、基準マーク５の全領域に対して繰り返し行うことにより、位置計測していた。一方で、本実施形態の描画装置１００は、基準マーク５の第２パターン５０Ｂについてのみ電子線の計測を行うため、従来方式に比べて計測領域が狭く、計測時間を短縮することが可能となる。
【００４４】
以上より、本実施形態の描画装置１００によれば、基準マーク５が、エッジが光電変換素子４０の積算方向と平行でない第１パターン５０Ａと、エッジがステージ２のスキャン方向と平行な第２パターン５０Ｂとを備える。さらに、第１パターン５０Ａ及び第２パターン５０Ｂの中心線は、ステージ２のスキャン方向と平行である。主制御部１１は、光計測器４による第１パターン５０Ａの位置計測結果と、電子検出器２４による第２パターン５０Ｂの位置計測結果に基づいてベースラインを算出する。これにより、光計測器４における量子化誤差の影響を低減するとともに、電子検出器２４による電子線の計測における検出信号のコントラストを向上させる。このため、光学部材を微小に変位させて、複数の位置でマーク位置の計測を行う従来の方法に比べて、短時間にベースラインを計測することが出来る。また、基準マーク５の短手方向に対して光電変換素子４０の積算方向を傾ける方法に比べて、コントラストの低下を抑制することにより、高精度にベースラインを計測することが可能となる。従って、本実施形態によれば、基板６と電子線の位置を高速かつ高精度に位置合わせ可能な描画装置１００を提供することが可能となる。
【００４５】
［第２実施形態］
図７に基づいて第２実施形態の描画装置１００について説明する。図７は、本実施形態の描画装置１００におけるベースラインの計測シーケンスである。基準マーク５の構成については、第１実施形態で述べた図１の（Ｃ）と同様であるため、ここでは説明を省略し、基準マーク５の計測シーケンスについてのみ説明を行う。
【００４６】
Ｓ２１で、主制御部１１は、基準マーク５においてエッジが光電変換素子４０の積算方向と平行ではない第１パターン５０Ａ及びエッジがステージ２のスキャン方向と平行な第２パターン５０Ｂについて、光計測器４を用いて計測を行う。そして、主制御部１１は、基準マーク５の位置を算出する。
【００４７】
Ｓ２２で、主制御部１１は、基準マーク５において両側のエッジがステージ２のスキャン方向と平行な第２パターン５０Ｂについて、電子検出器２４を用いて位置の計測を行い、基準マーク５の位置を算出する。Ｓ２３で、主制御部１１は、電子光学系制御部７と光計測器制御部８の計測結果の差から、光計測器４の光軸と電子検出器２４の光軸の位置関係（ベースライン）を算出し、ベースラインの計測を終了する。
【００４８】
本実施形態と第１実施形態の違いは、ＳＳ２１において、光計測器４を用いて、第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂを区別せずに基準マーク５の計測領域全体について位置計測を行う点である。仮に、基準マーク５のパターンにエッジラフネスが生じる場合、両端エッジ部の計測位置にずれが生じて、第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂにおける位置計測結果に発生量の異なるエラーが生じる可能性がある。このとき、第１実施形態のように、光計測器４と電子検出器２４による第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂのそれぞれの計測値に基づいてベースラインを算出すると、エッジラフネス起因のエラーの違いにより、ベースラインの計測結果に誤差が発生する。
【００４９】
一方、本実施形態では、光計測器４により第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂを区別せずに位置計測を行うため、光計測器４の計測結果に基準マーク５の第２パターン５０Ｂにおけるエッジラフネス起因のエラーの影響が反映される。従って、光計測器４と電子検出器２４による各計測値の差分からベースラインを算出する際に、基準マーク５の第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂでのエッジラフネス起因のエラーの違いによる影響を低減することが出来る。
【００５０】
ただし、光計測器４を用いて、パターンのエッジ方向とステージ２のスキャン方向が平行な第２パターン５０Ｂについて位置計測を行う場合には、量子化誤差が発生することに注意する必要がある。このため、エッジラフネス起因のエラーと量子化誤差の両方の発生量を考慮して、基準マーク５における第１パターン５０Ａと第２パターン５０ＢのＹ方向の計測領域を決めることが必要となる。例えば、量子化誤差に比べてエッジラフネス起因のエラーに伴う計測誤差が大きい場合には、第１パターン５０Ａに比べて第２パターン５０ＢのＹ方向の計測領域を広く設定することにより、エッジラフネス起因のエラーの影響を低減することができる。
【００５１】
本実施形態の描画装置１００は、光計測器４による第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂの位置計測結果と、電子検出器２４による第２パターン５０Ｂの位置計測結果に基づいて、ベースラインを算出する。このため、第１パターン５０Ａと第２パターン５０Ｂにおいて、パターンのエッジラフネス起因のエラーの発生量が異なる場合に、第１実施形態に比べて、高精度にベースラインを求めることが出来る。従って、本実施形態によれば、電子線と基板の位置を高速かつ高精度に位置合わせ可能な描画装置を提供することが可能となる。
【００５２】
［物品製造方法］
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、当該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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